As baterias de partida para uso em veículos

Esses equipamentos são acumuladores recarregáveis de energia que só costumam receber atenção do motorista quando apresenta problema. As baterias chumbo-ácido continuam dominando o mercado como dispositivos de armazenamento para sistemas automotivos de partida e fornecimento de energia, mas estão enfrentando concorrência de tecnologias alternativas de armazenamento e sendo desafiadas por novos requisitos de aplicação, particularmente relacionados às novas funções de veículos elétricos e à eletrificação do trem de força. Mas, mesmo assim, é preciso entender que os acumuladores chumbo-ácido com tensão nominal de 12 V e 6 V são utilizados principalmente como fonte de energia para partida de iluminação, assim como aos equipamentos auxiliares de veículos com motor de combustão interna.

Da Redação –

A bateria de chumbo-ácido do carro é composta por séries de placas imersas em uma solução de ácido sulfúrico. Cada placa possui uma grade na qual o material ativo está anexado. Na placa negativa, o óxido de chumbo é fixado como material ativo, enquanto na placa positiva, o chumbo puro é fixado. Todas as placas negativas estão conectadas. Da mesma forma, todas as placas positivas também são conectadas.

Quando a bateria está conectada à carga, ocorre o processo de descarga, no qual o ácido sulfúrico no eletrólito se combina com o material ativo na placa. Isso libera energia e o material da placa é convertido em sulfato de chumbo. Tanto os materiais ativos nas placas negativas quanto as positivas tornam-se sulfato de chumbo.

Durante esta reação química, os átomos de hidrogênio no ácido sulfúrico combinam-se com o oxigênio para formar a água. Como resultado, as placas positivas liberam elétrons e as placas negativas aceitam igual número de elétrons. Isso cria uma diferença potencial entre as placas positivas e negativas. Essa reação é pesada apenas se a bateria estiver descarregada através da carga.

As baterias de chumbo-ácido do carro podem ser classificadas em dois tipos: bateria de partida ou partida e bateria de ciclo profundo. A bateria de partida é conhecida como bateria SLI (Starting Light Ignition) e foi projetada para fornecer uma corrente pesada para iniciar uma carga como o motor. Estes têm mais número de pratos e os pratos são finos. A bateria de ciclo profundo, por outro lado, possui placas grossas e foi projetada para vários ciclos de descarga.

A tensão dentro da bateria depende do número de células. Cada célula consiste em duas placas que geram 2 V. O eletrólito na bateria é uma mistura de ácido sulfúrico-água e tem a gravidade específica, que é o peso da mistura de ácido sulfúrico-água em comparação com igual volume de água. A água pura tem uma gravidade específica 1.

Assim, a bateria automotiva tem um eletrodo positivo que é feito de dióxido de chumbo e o eletrodo negativo que é feito de chumbo poroso. Quando uma carga elétrica é conectada através da bateria, uma corrente flui através do eletrólito na bateria através da carga externa. Isso faz com que a bateria descarregue, o que resulta na composição química de ambos eletrodos mudando para o sulfato de chumbo.

Uma bateria pode ser carregada colocando uma corrente através da bateria de uma fonte externa de eletricidade, como um alternador, dínamo ou unidade de carregamento. Isso converte o sulfato de chumbo de volta ao dióxido de chumbo e o chumbo poroso. À medida que a bateria se torna carregada, a eletricidade começa a decompor (hidrolisar) a água no eletrólito em seus elementos contribuintes de hidrogênio e oxigênio, que são liberados como gás. É por isso que uma bateria consome água quando é carregada.

Esses equipamentos têm como função de armazenar energia sob forma química, que será transformada em energia elétrica quando o veículo precisar. As baterias servem para dar a partida no veículo, proporcionar energia para iluminação externa e interna e manter os sistemas elétricos eletrônicos ativos quando o automóvel estiver desligado.

Elas também fazem funcionar os desembaçadores de vidro, abertura dos porta malas, ar condicionado, sistema multimídia com GPS, sensores de estacionamento, aquecimento dos bancos e teto solar funcionarem, além de aquecerem os bancos e fazerem o ajuste elétrico dos espelhos retrovisores. As baterias automotivas também ajudam no sistema de apoio à condução do automóvel como: freio ABS; sistema do programa de estabilidade eletrônico; direção com assistência elétrica; luzes de freio; e sistema eletrônico para controle de injeção.

Elas aumentam a segurança e a durabilidade demandada dos automóveis com maior eletroeletrônica embarcada, o que garante um excelente desempenho e performance dos veículos. Possuem várias aplicações no carro, como a ignição (sua principal função) e é também a responsável pelo tracionamento de alguns motores elétricos e mantém alguns equipamentos em funcionamento no caso de queda de energia.

No caso das baterias automotivas de 12 V, elas são formadas por seis elementos constituídos por placas positivas, negativas, separadores e eletrólito. No entanto, é importante ressaltar que todas as baterias são aparentemente iguais, porém a tecnologia empregada na sua fabricação, assim como o processo e o sistema de qualidade são determinantes na performance e na vida útil do produto.

Deve-se ficar atento ao tempo de uso das baterias automotivas, verificando toda semana o nível de água do equipamento. Faça isso com o automóvel frio. Entretanto, esse trabalho é dispensável para as baterias seladas, que não precisam de água. Já para as que precisam, a dica é completar o nível e utilizar somente água destilada. Nunca coloque outro tipo de líquido. Também é importante completar de forma que as placas de chumbo fiquem totalmente cobertas, mas sem transbordar.

Saiba, ainda, que as baterias automotivas são feitas para estarem sempre carregadas e fornecer uma grande quantidade de corrente em um curto período de tempo necessário para dar a partida no motor do automóvel. As grades de Pb utilizadas nos eletrodos positivos e negativos são fabricados com ligas exclusivas, pois são materiais maleáveis. Elas precisam ter um bom suporte mecânico, o qual é fornecido por uma liga de chumbo que recebe vários elementos químicos, em que ajudarão na qualidade e durabilidade da grade.

Normalmente, elas contêm os eletrodos que são inicialmente feitos de uma mistura de sulfato de chumbo, óxido de chumbo e aditivos, e são convertidos em dióxido de chumbo na placa positiva e chumbo poroso na placa negativa quando a bateria é inicialmente carregada. Possuem um separador que é um isolante colocado entre as placas positivas e negativas que evita que elas se toquem e gerem um curto circuito.

Ele também precisa ser microporoso com orifícios muito pequenos para permitir que os íons fluam através do separador de uma placa para outra. Ele também precisa ser capaz de resistir às altas temperaturas. O eletrólito é ácido sulfúrico diluído. Isso funciona como um condutor para transportar íons elétricos entre as placas positivas e negativas quando a bateria está sendo carregada ou descarregada.

O recipiente e a tampa são feitos normalmente de polipropileno, que é um plástico leve mais forte. Ao contrário de alguns plásticos, ele não se torna frágil quando está frio e, portanto, pode resistir a choques durante manuseio. Pode também suportar os fluídos (gasolina, diesel, fluido de freio e anticongelante) normalmente encontrados em um veículo.

A NBR 15940 de 11/2019 – Baterias chumbo-ácido para uso em veículos rodoviários automotores de quatro ou mais rodas – Especificação e métodos de ensaio é aplicável aos acumuladores chumbo-ácido com tensão nominal de 12 V e 6 V, utilizados principalmente como fonte de energia para partida de iluminação, assim como aos equipamentos auxiliares de veículos com motor de combustão interna. Esses acumuladores são comumente chamados de baterias de arranque ou partida. É aplicável às baterias utilizadas em automóveis, utilitários, caminhões, ônibus, tratores, máquinas agrícolas, terraplenagem, entre outras, exceto trens. Aplica-se também às motocicletas, triciclos e quadriciclos que utilizam baterias com capacidade nominal superior a 30 Ah, em regime de 20 h (C20).

As baterias devem ser fornecidas novas e sem uso. As baterias seco-carregado devem ser fornecidas com eletrólito separados em recipiente apropriado. Para baterias fornecidas com eletrólito são consideradas como novas aquelas com tempo máximo de 90 dias a partir da data de fabricação, e para bateria seco-carregada aquelas com tempo máximo de 180 dias a partir da data de fabricação.

Para o produto de fabricação nacional, a bateria deve apresentar, em língua portuguesa e em áreas facilmente visíveis e legíveis, no mínimo as seguintes informações, gravadas em seu corpo ou impressas em rótulos indeléveis, com resistências mecânicas suficientes para suportar o manuseio e intempéries durante toda a sua vida útil: razão social do fabricante; CNPJ do fabricante; endereço do fabricante; denominação comercial (marca); data de fabricação (dia/mês/ano ou semana/ano); tensão nominal, expressa em volts (V); capacidade nominal, expressa em ampères-hora (Ah), a 25 °C, em regime de descarga de 20 h; reserva de capacidade, expressa em minutos (min), a 25°C; corrente de partida a frio (CCA), expressa em ampères (A), a –18 °C; classificação da tecnologia das baterias reguladas por válvulas ou, se for ventilada, usando os seguintes termos claramente expressos: livre de manutenção, baixa manutenção ou com manutenção; advertências sobre riscos à saúde humana e ao meio ambiente; peso líquido, expresso em quilogramas (kg), na forma como a bateria é comercializada, excetuando-se a sua embalagem. No caso de bateria seco-carregada, o peso deve ser verificado na forma como ela é comercializada, ou seja, não ativada e sem eletrólito;

Para o produto de fabricação estrangeira, a bateria deve apresentar, em língua portuguesa e em áreas facilmente visíveis e legíveis, no mínimo as seguintes informações, gravadas em seu corpo ou impressas em rótulos indeléveis, com resistências mecânicas suficientes para suportar o manuseio e intempéries durante toda a sua vida útil: razão social do importador; CNPJ do importador; país de origem; identificação do fabricante; endereço do fabricante; denominação comercial (marca); data de fabricação (dia/mês/ano ou semana/ano); tensão nominal, expressa em volts (V); capacidade nominal, expressa em ampères-hora (Ah), a 25 °C, no regime de descarga de 20 h; reserva de capacidade, expressa em minutos (min), a 25°C; corrente de partida a frio (CCA), expressa em ampères (A) a –18°C; classificação da tecnologia das baterias reguladas por válvulas ou, se for ventilada, usando os seguintes termos claramente expressos: livre de manutenção, baixa manutenção ou com manutenção; advertências sobre riscos à saúde humana e ao meio ambiente; peso líquido, expresso em quilogramas (kg), na forma como a bateria é comercializada, excetuando-se a sua embalagem. No caso de bateria seco-carregada, o peso deve ser verificado na forma como ela é comercializada, ou seja, não ativada e sem eletrólito.

A bateria deve apresentar em seu corpo, gravados de forma impressa ou em rótulos indeléveis em áreas facilmente visíveis, todos os símbolos de segurança citados na NBR 15914. O fabricante ou importador deve fornecer as seguintes informações: instruções de ativação, para o caso de baterias seco carregadas; densidade e volume do eletrólito a ser utilizado para a ativação, no caso de baterias seco carregadas; indicações de manuseio e cuidados especiais; tempo máximo de armazenamento; tensão mínima de circuito aberto para recarga; especificações de recarga.

As seguintes informações são opcionais: tensão-limite de recarga, expressa em volts (V); intervalo de tensão de operação, expressa em volts (V); corrente e tempo de recarga, expressa em ampères (A) e horas (h). As baterias devem ser armazenadas em condições de uso, em local coberto, devidamente protegidas dos raios solares. É recomendado que, no período de armazenamento da bateria, a temperatura média não seja superior a 35°C.

As baterias devem ser dispostas no local de armazenamento de tal forma que não sofram danos ou irregularidades que venham a afetar posteriormente seu desempenho e segurança. A rotatividade do estoque deve ser tal que as primeiras baterias que entrem sejam as primeiras a saírem. A tensão da bateria em estoque deve ser verificada mensalmente.

Em fábrica, a tensão deve ser verificada em uma amostragem previamente determinada. A periodicidade da checagem da tensão da bateria, ou de suas amostragem, e os seus valores devem ser de acordo com o recomendado pelo fabricante. Na ausência das informações acima, a bateria ou amostragem que apresentar tensão inferior a 12,40 V, para baterias ventiladas e 12,60 V, para baterias reguladas por válvulas (VRLA), deve ser considerada como não estando pronta para uso e não pode ser comercializada, devendo ser recarregada.

Para as baterias com tensão nominal de 6 V, os valores de tensão citados em qualquer trecho desta norma devem ser divididos por 2 para a correta adequação do ensaio ou requisito. A capacidade nominal da bateria no regime de 20 h é a quantidade de carga elétrica em ampères-hora (Ah) que a bateria pode fornecer com o seguinte valor de corrente até a tensão final de 10,5 V l20=C20/20, onde l20 é o valor da corrente, expresso em ampères (A); C20 é o valor da capacidade nominal, expresso em ampères-hora (Ah).

A reserva de capacidade é o tempo, expresso em minutos (min), que a bateria deve permanecer em uma descarga de 25 A, até uma tensão final de 10,5 V (ver 8.3). O valor da corrente de partida a frio é a corrente que a bateria deve fornecer a uma temperatura de –18°C por um tempo mínimo de 30 s até uma tensão maior ou igual a 7,2 V (ver 8.4). O consumo de água é determinado por uma razão entre a variação de peso da bateria e a sua capacidade, em gramas por ampères-hora (g/Ah), após a bateria ter sido submetida a um regime de carga, conforme especificado em 8.5.

As baterias devem ser designadas como seco-carregadas se elas ficarem prontas para uso após serem preenchidas com seu eletrólito apropriado, conforme especificado em 7.3 ou segundo o processo de ativação especificado pelo fabricante. Plena carga de bateria regulada por válvulas (VRLA) sob corrente e tensão constantes. A bateria deve ser carregada à tensão constante de (14,40 ± 0,05) V por 20 h, limitando o valor da corrente inicial a um máximo de cinco vezes o valor da corrente utilizada no ensaio de capacidade em regime de 20 h.

Após esta etapa, a bateria deve continuar sendo carregada com um valor de corrente constante igual à metade do valor utilizado no ensaio de capacidade em regime de 20 h por um período de 4 h. A temperatura da bateria deve ser mantida a (25 ± 10) °C. A medição da temperatura deve ser efetuada o mais próximo possível da região central de uma das superfícies laterais externas da caixa.

Se a quantidade de carga elétrica retirada em ampères-hora (Ah) for conhecida, é permitida a recarga de 120% a 130% do valor de carga retirada sob o mesmo regime de carga especificado. O processo de ativação deve ser feito de acordo com o especificado pelo fabricante. O fabricante deve fornecer a solução ou especificar o valor da sua densidade a uma dada temperatura. Cada vaso da bateria deve ser preenchido com o eletrólito que acompanha o produto ou que seja recomendado pelo fabricante.

Frente a nenhuma destas opções, recomenda-se utilizar uma solução de ácido sulfúrico com densidade de (1,28 ± 0,01) kg/L, a 25°C. Deve-se aguardar um período mínimo de 20 min para o uso da bateria, certificando-se que a temperatura esteja abaixo de 30°C. O intervalo de medição para os instrumentos utilizados deve ser apropriado para a magnitude dos parâmetros a serem medidos. A precisão mínima dos equipamentos é aquela especificada na tabela abaixo.

Para o ensaio de consumo de água em bateria ventilada ou inundada, que não se aplica às baterias de tecnologias ventiladas ou inundadas convencionais designadas pelo termo com manutenção. A bateria deve estar à plena carga, conforme 7.2 e com conhecimento prévio do valor de capacidade real em regime de 20 h. A bateria, após ter sido levada à plena carga, deve ser limpa, seca e pesada, registrando seu peso inicial (P1).

O instrumento a ser utilizado neste ensaio deve ter precisão de ± 0,05 % do peso da bateria, ou melhor. A bateria deve ser colocada durante toda a duração do ensaio em um dispositivo que permita manter a temperatura de (40 ± 2) °C. Se a bateria for colocada em um banho de água com temperatura controlada, o nível da água deve estar no mínimo a 15 mm e no máximo a 25 mm abaixo da base dos terminais. Se várias baterias forem colocadas no mesmo banho, a distância entre elas e a parede do banho deve ser no mínimo de 25 mm.



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